নবম শ্রেণি: ভৌত বিজ্ঞান, অধ্যায় -6, ‘তাপ’ ব্যাখামূলক প্রশ্নোত্তর মান 3
অধ্যায় ৬: তাপ – রচনাধর্মী প্রশ্ন (পর্ব-১)
1. তাপ ও তাপমাত্রার মধ্যে তিনটি প্রধান পার্থক্য লেখো। (3)
উত্তর দেখো
| বিষয় | তাপ (Heat) | তাপমাত্রা (Temperature) |
|---|---|---|
| সংজ্ঞা | তাপ হলো এক প্রকার শক্তি যা গ্রহণের ফলে বস্তু উত্তপ্ত হয়। | তাপমাত্রা হলো বস্তুর তাপীয় অবস্থা যা তাপ প্রবাহের দিক নিয়ন্ত্রণ করে। |
| কারণ ও ফলাফল | তাপ হলো কারণ। | তাপমাত্রা হলো তাপের ফলাফল। |
| একক (SI) | জুল (Joule)। | কেলভিন (Kelvin)। |
2. গাণিতিক প্রশ্ন: কোনো একদিনের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা $40^\circ C$ হলে, ফারেনহাইট স্কেলে ওই তাপমাত্রা কত হবে? (3)
উত্তর দেখো
আমরা জানি, $\frac{C}{5} = \frac{F-32}{9}$
এখানে $C = 40$
বা, $\frac{40}{5} = \frac{F-32}{9}$
বা, $8 = \frac{F-32}{9}$
বা, $F – 32 = 72$
বা, $F = 72 + 32 = 104$
$\therefore$ ফারেনহাইট স্কেলে ওই তাপমাত্রা $104^\circ F$।
3. জলের ব্যতিক্রান্ত প্রসারণ কী? এর একটি সুবিধা বা প্রাকৃতিক ফলাফল লেখো। (2+1)
উত্তর দেখো
ব্যতিক্রান্ত প্রসারণ: সাধারণত তরল গরম করলে আয়তনে বাড়ে। কিন্তু জলকে $0^\circ C$ থেকে $4^\circ C$ পর্যন্ত উত্তপ্ত করলে আয়তন না বেড়ে বরং কমে এবং ঘনত্ব বাড়ে। $4^\circ C$-এর পর আয়তন আবার বাড়তে থাকে। জলের এই আচরণকে ব্যতিক্রান্ত প্রসারণ বলে।
প্রাকৃতিক ফলাফল: শীতপ্রধান দেশে হ্রদের ওপরের জল বরফ হয়ে গেলেও ($0^\circ C$), নিচের জল $4^\circ C$ তাপমাত্রায় তরল থাকে। ফলে মাছ ও জলজ প্রাণীরা বেঁচে থাকে।
4. কঠিনের দৈর্ঘ্য প্রসারণ গুণাঙ্ক কাকে বলে? এর গাণিতিক রূপটি লেখো। (2+1)
উত্তর দেখো
সংজ্ঞা: প্রতি $1^\circ$ উষ্ণতা বৃদ্ধির জন্য কোনো কঠিন পদার্থের প্রতি একক দৈর্ঘ্যে যে পরিমাণ দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি পায়, তাকে ঐ পদার্থের দৈর্ঘ্য প্রসারণ গুণাঙ্ক ($\alpha$) বলে।
গাণিতিক রূপ:
$\alpha = \frac{l_2 – l_1}{l_1 (t_2 – t_1)}$
(যেখানে $l_1$ = প্রাথমিক দৈর্ঘ্য, $l_2$ = অন্তিম দৈর্ঘ্য, $t_1$ = প্রাথমিক উষ্ণতা, $t_2$ = অন্তিম উষ্ণতা)।
5. তরলের আপাত প্রসারণ ও প্রকৃত প্রসারণের মধ্যে সম্পর্ক কী? এদের মধ্যে কোনটি তরলের নিজস্ব ধর্ম এবং কেন? (1+2)
উত্তর দেখো
সম্পর্ক: তরলের প্রকৃত প্রসারণ = তরলের আপাত প্রসারণ + পাত্রের প্রসারণ।
নিজস্ব ধর্ম: তরলের প্রকৃত প্রসারণ হলো নিজস্ব ধর্ম। কারণ, আপাত প্রসারণ পাত্রের প্রসারণের ওপর নির্ভর করে (ভিন্ন পাত্রে ভিন্ন হতে পারে), কিন্তু প্রকৃত প্রসারণ পাত্রের উপাদানের ওপর নির্ভর করে না।
6. ক্যালোরিমিতির মূলনীতিটি বিবৃত করো। এটি কোন কোন শর্তে প্রযোজ্য? (2+1)
উত্তর দেখো
মূলনীতি: ভিন্ন উষ্ণতার দুটি বস্তুকে পরস্পরের সংস্পর্শে রাখলে, যদি তাদের মধ্যে কোনো রাসায়নিক বিক্রিয়া না ঘটে এবং পারিপার্শ্বিক মাধ্যমে তাপের আদান-প্রদান না হয়, তবে—
উষ্ণ বস্তু কর্তৃক বর্জিত তাপ = শীতল বস্তু কর্তৃক গৃহীত তাপ।
শর্ত: ১) বস্তুদুটির মধ্যে রাসায়নিক বিক্রিয়া হবে না। ২) তাপ অন্য শক্তিতে রূপান্তরিত হবে না।
7. গাণিতিক প্রশ্ন: $100^\circ C$ তাপমাত্রার 50g লোহাকে $20^\circ C$ তাপমাত্রার 200g জলে ফেলা হলো। মিশ্রণের চূড়ান্ত তাপমাত্রা কত হবে? (লোহার আপেক্ষিক তাপ 0.12 cal/g°C) (3)
উত্তর দেখো
ধরি, চূড়ান্ত তাপমাত্রা $t^\circ C$।
লোহা কর্তৃক বর্জিত তাপ = $m_1 s_1 (100 – t) = 50 \times 0.12 \times (100 – t) = 6(100 – t)$
জল কর্তৃক গৃহীত তাপ = $m_2 s_2 (t – 20) = 200 \times 1 \times (t – 20) = 200(t – 20)$
প্রশ্নানুসারে,
$6(100 – t) = 200(t – 20)$
বা, $600 – 6t = 200t – 4000$
বা, $206t = 4600$
বা, $t = 4600 / 206 \approx 22.33^\circ C$।
8. লীন তাপ কী? হাতে ইথার ঢাললে ঠান্ডা লাগে কেন? (2+1)
উত্তর দেখো
লীন তাপ: একক ভরের কোনো পদার্থের উষ্ণতার পরিবর্তন না ঘটিয়ে শুধুমাত্র অবস্থার পরিবর্তনের জন্য যে পরিমাণ তাপ প্রয়োগ বা নিষ্কাশন করতে হয়, তাকে ঐ পদার্থের লীন তাপ বলে।
ইথার: ইথার একটি উদ্বায়ী তরল। হাতে ঢাললে এটি দ্রুত বাষ্পীভূত হয়। বাষ্পায়নের জন্য প্রয়োজনীয় লীন তাপ ইথার হাত থেকে গ্রহণ করে, ফলে হাতের ওই অংশ তাপ হারিয়ে ঠান্ডা হয়ে যায়।
9. প্রেসার কুকারে খাবার তাড়াতাড়ি সেদ্ধ হয় কেন? (3)
উত্তর দেখো
আমরা জানি, তরলের ওপর চাপ বাড়ালে তার স্ফুটনাঙ্ক বেড়ে যায়। প্রেসার কুকারে বাষ্পকে বাইরে বেরোতে না দিয়ে ভেতরে আটকে রাখা হয়, ফলে ভেতরের চাপ প্রায় 2 বায়ুমণ্ডলীয় চাপে পৌঁছায়। এই উচ্চ চাপে জল $100^\circ C$-এর বদলে প্রায় $120^\circ C$ উষ্ণতায় ফোটে। জলের এই বর্ধিত তাপমাত্রার কারণে খাদ্যদ্রব্য খুব দ্রুত সেদ্ধ হয়।
10. গাণিতিক প্রশ্ন: $0^\circ C$ উষ্ণতার 10g বরফকে $0^\circ C$ উষ্ণতার 10g জলে পরিণত করতে কত তাপ লাগবে? ওই জলকে ফুটিয়ে বাষ্পে পরিণত করতে আরও কত তাপ লাগবে? ($L_{ice}=80, L_{steam}=540$) (3)
উত্তর দেখো
১) বরফ গলনের জন্য তাপ: $H_1 = mL = 10 \times 80 = 800$ cal।
২) জলকে বাষ্প করতে হলে প্রথমে $0^\circ C$ থেকে $100^\circ C$ এ আনতে হবে:
$H_2 = ms\Delta t = 10 \times 1 \times (100-0) = 1000$ cal।
৩) ফুটন্ত জলকে বাষ্পে পরিণত করতে:
$H_3 = mL_v = 10 \times 540 = 5400$ cal।
$\therefore$ বাষ্প করতে মোট অতিরিক্ত তাপ = $1000 + 5400 = 6400$ cal।
11. সমুদ্রবায়ু ও স্থলবায়ু সৃষ্টির কারণ ব্যাখ্যা করো। (3)
উত্তর দেখো
জল অপেক্ষা স্থলভাগের তাপগ্রাহিতা কম, তাই স্থলভাগ দ্রুত গরম ও ঠান্ডা হয়।
সমুদ্রবায়ু: দিনের বেলা স্থলভাগ দ্রুত গরম হওয়ায় সেখানকার বাতাস গরম হয়ে ওপরে ওঠে, তখন সমুদ্রের ঠান্ডা বাতাস স্থলভাগের দিকে ছুটে আসে।
স্থলবায়ু: রাতে স্থলভাগ দ্রুত তাপ বর্জন করে ঠান্ডা হয়, কিন্তু সমুদ্রের জল গরম থাকে। তখন স্থলভাগের ঠান্ডা ও ভারী বাতাস সমুদ্রের দিকে প্রবাহিত হয়।
12. তাপ পরিবাহিতাঙ্ক কাকে বলে? এর SI এককটি লেখো। (2+1)
উত্তর দেখো
সংজ্ঞা: একক বেধ ও একক প্রস্থচ্ছেদযুক্ত কোনো পদার্থের দুই বিপরীত তলের উষ্ণতার পার্থক্য একক ($1^\circ$) হলে, স্থিরাবস্থায় ওই তলের লম্বভাবে প্রতি সেকেন্ডে যে পরিমাণ তাপ পরিবাহিত হয়, তাকে ঐ পদার্থের তাপ পরিবাহিতাঙ্ক ($K$) বলে।
একক: ওয়াট প্রতি মিটার-কেলভিন ($W \cdot m^{-1} \cdot K^{-1}$)।
13. থার্মোফ্লাস্কের গঠন ও কার্যনীতি সংক্ষেপে লেখো। (3)
উত্তর দেখো
থার্মোফ্লাস্ক হলো দুই দেওয়াল বিশিষ্ট একটি কাঁচের পাত্র, যার মাঝখানের স্থানটি বায়ুশূন্য থাকে।
১) বায়ুশূন্য স্থান: পরিবহন ও পরিচলন পদ্ধতিতে তাপ সঞ্চালন রোধ করে।
২) রূপার প্রলেপ: কাঁচের দেওয়ালে রূপার প্রলেপ থাকায় বিকিরণ পদ্ধতিতে তাপের আদান-প্রদান প্রতিফলিত হয়ে বাধা পায়।
ফলে ভেতরের তরল দীর্ঘক্ষণ গরম বা ঠান্ডা থাকে।
14. বাষ্পায়ন ও স্ফুটনের মধ্যে তিনটি পার্থক্য লেখো। (3)
উত্তর দেখো
| বিষয় | বাষ্পায়ন | স্ফুটন |
|---|---|---|
| উষ্ণতা | যেকোনো উষ্ণতায় ঘটে। | নির্দিষ্ট উষ্ণতায় (স্ফুটনাঙ্কে) ঘটে। |
| স্থান | কেবল তরলের উপরিতল থেকে হয়। | তরলের সমগ্র অংশ থেকে হয়। |
| শব্দ | নিঃশব্দে ঘটে। | সশব্দে ঘটে। |
15. গরমকালে কুকুর জিব বের করে হাঁপায় কেন? (3)
উত্তর দেখো
কুকুরের শরীরে ঘাম নিঃসরণের গ্রন্থি খুব কম থাকে (মূলত থাবায়)। তাই শরীর ঠান্ডা করতে তারা জিব বের করে রাখে। জিবে থাকা লালা বাষ্পীভূত হয়। বাষ্পায়নের জন্য প্রয়োজনীয় লীন তাপ জিব থেকে গৃহীত হয়, ফলে জিব ঠান্ডা হয় এবং কুকুরের শরীর আরাম পায়।
16. সেঁক দেওয়ার জন্য জলের বোতল (Hot water bag) ব্যবহার করা হয় কেন? (3)
উত্তর দেখো
তরল পদার্থগুলির মধ্যে জলের আপেক্ষিক তাপ সবচেয়ে বেশি ($4200 J/kg \cdot K$ বা $1 cal/g^\circ C$)। এর ফলে, সমপরিমাণ অন্য তরলের চেয়ে জল গরম হতে যেমন বেশি তাপ নেয়, তেমনি ঠান্ডা হওয়ার সময়ও অনেক বেশি পরিমাণ তাপ বর্জন করে এবং দীর্ঘক্ষণ গরম থাকে। এই অতিরিক্ত তাপ ধারণ ক্ষমতার জন্যই সেঁক দেওয়ার কাজে জল ব্যবহার করা হয়।
17. দ্বি-ধাতব পাত (Bi-metallic strip) কী? এর কার্যনীতি এবং একটি ব্যবহার লেখো। (1+1+1)
উত্তর দেখো
সংজ্ঞা: দুটি ভিন্ন ধাতুর (ভিন্ন প্রসারণ গুণাঙ্ক বিশিষ্ট) সমান দৈর্ঘ্যের পাতকে রিভেট করে জোড়া লাগিয়ে যে পাত তৈরি হয়, তাকে দ্বি-ধাতব পাত বলে।
কার্যনীতি: উত্তপ্ত করলে যার প্রসারণ গুণাঙ্ক বেশি সেটি বেশি প্রসারিত হয়, ফলে পাতটি বেঁকে যায়।
ব্যবহার: ফায়ার অ্যালার্ম বা থার্মোস্ট্যাটে ব্যবহৃত হয়।
18. গাণিতিক প্রশ্ন: একটি তামার দণ্ডের দৈর্ঘ্য $20^\circ C$ উষ্ণতায় 100 cm। $100^\circ C$ উষ্ণতায় এর দৈর্ঘ্য কত হবে? (তামার $\alpha = 17 \times 10^{-6} / ^\circ C$) (3)
উত্তর দেখো
আমরা জানি, $l_2 = l_1 (1 + \alpha \Delta t)$
এখানে $l_1 = 100$ cm, $\Delta t = 100 – 20 = 80^\circ C$
$\alpha = 0.000017$
$\therefore l_2 = 100 [1 + (0.000017 \times 80)]$
$= 100 [1 + 0.00136]$
$= 100 \times 1.00136 = 100.136$ cm।
19. শীতকালে একটি কাঠের চেয়ার ও একটি লোহার চেয়ার একই তাপমাত্রায় থাকলেও লোহার চেয়ারটি বেশি ঠান্ডা মনে হয় কেন? (3)
উত্তর দেখো
আমাদের শরীরের তাপমাত্রা পরিবেশের চেয়ে বেশি থাকে। লোহা তাপের সুপরিবাহী হওয়ায়, লোহা স্পর্শ করলে হাত থেকে দ্রুত তাপ লোহার চেয়ারে চলে যায়। কিন্তু কাঠ তাপের কুপরিবাহী হওয়ায় হাত থেকে তাপ খুব ধীরে প্রবাহিত হয়। তাই লোহা স্পর্শ করলে বেশি তাপ হারানোয় সেটি বেশি ঠান্ডা মনে হয়।
20. ইনভার কী? এটি ব্যবহারের সুবিধা কী? (1+2)
উত্তর দেখো
ইনভার: এটি লোহা ও নিকেলের একটি সংকর ধাতু।
সুবিধা: ইনভারের দৈর্ঘ্য প্রসারণ গুণাঙ্ক অত্যন্ত কম (প্রায় শূন্য)। তাই উষ্ণতা পরিবর্তনে এর দৈর্ঘ্যের বিশেষ কোনো পরিবর্তন হয় না। এজন্য নির্ভুল মাপের স্কেল বা ঘড়ির পেন্ডুলাম তৈরিতে এটি ব্যবহার করা হয়।
21. শিশিরাঙ্ক ও আপেক্ষিক আর্দ্রতার সম্পর্ক কী? বর্ষাকালে কাপড় শুকাতে দেরি হয় কেন? (2+1)
উত্তর দেখো
সম্পর্ক: শিশিরাঙ্ক ও আপেক্ষিক আর্দ্রতা পরস্পর সম্পর্কিত। শিশিরাঙ্কে বায়ুর আপেক্ষিক আর্দ্রতা 100% হয়।
বর্ষাকাল: বর্ষাকালে বাতাসে জলীয় বাষ্পের পরিমাণ (আর্দ্রতা) খুব বেশি থাকে, তাই ভেজা কাপড় থেকে জল সহজে বাষ্পীভূত হতে পারে না। এজন্য কাপড় শুকাতে দেরি হয়।
22. পুনঃশিলীভবন ব্যাখ্যা করো। (3)
উত্তর দেখো
চাপ প্রয়োগ করলে বরফের গলনাঙ্ক $0^\circ C$-এর নিচে নেমে যায়। ফলে দুটি বরফের টুকরোকে একসাথে চেপে ধরলে সংযোগস্থলের বরফ গলে জল হয়ে যায় (কারণ সেখানে গলনাঙ্ক কমে গেছে)। চাপ সরিয়ে নিলে গলনাঙ্ক আবার $0^\circ C$ হয়ে যায়, ফলে ওই জল জমে বরফ হয়ে টুকরো দুটিকে জোড়া লাগিয়ে দেয়। একে পুনঃশিলীভবন বলে।
23. সম্পৃক্ত ও অসম্পৃক্ত বাষ্পের মধ্যে তিনটি পার্থক্য লেখো। (3)
উত্তর দেখো
| বিষয় | সম্পৃক্ত বাষ্প | অসম্পৃক্ত বাষ্প |
|---|---|---|
| সংজ্ঞা | সর্বাধিক ধারণক্ষমতা অনুযায়ী বাষ্প থাকে। | ধারণক্ষমতার চেয়ে কম বাষ্প থাকে। |
| গ্যাসের সূত্র | বয়েল ও চার্লসের সূত্র মানে না। | আদর্শ গ্যাসের মতো সূত্র মেনে চলে। |
| চাপ | সর্বাধিক চাপ প্রয়োগ করে। | চাপ তুলনামূলক কম হয়। |
24. গাণিতিক প্রশ্ন: একটি সিসার গুলির ভর 50g এবং তাপমাত্রা $20^\circ C$। একে $100^\circ C$ পর্যন্ত উত্তপ্ত করতে কত তাপ লাগবে? (সিসার আপেক্ষিক তাপ 0.03 cal/g°C) (3)
উত্তর দেখো
প্রয়োজনীয় তাপ $H = ms\Delta t$
এখানে $m = 50$ g, $s = 0.03$, $\Delta t = 100 – 20 = 80^\circ C$
$\therefore H = 50 \times 0.03 \times 80$
$= 1.5 \times 80 = 120$ ক্যালোরি।
25. বরফ গলনের লীন তাপের গুরুত্ব পরিবেশে কীভাবে দেখা যায়? (3)
উত্তর দেখো
হিমালয়ের মাথায় জমে থাকা বরফ গলনের জন্য প্রচুর লীন তাপের প্রয়োজন হয় (৮০ ক্যালোরি/গ্রাম)। সূর্যের তাপে বরফ খুব ধীরে ধীরে গলে। যদি লীন তাপ কম হতো, তবে সব বরফ একসঙ্গে গলে প্রলয়ংকরী বন্যার সৃষ্টি হতো। লীন তাপ বেশি হওয়ায় বরফ ধীরে গলে এবং নদীতে সারা বছর জলপ্রবাহ বজায় থাকে।
26. তাপগ্রাহিতা ও জলসম-এর মধ্যে পার্থক্য কী? (3)
উত্তর দেখো
১) সংজ্ঞা: তাপগ্রাহিতা হলো কোনো বস্তুর উষ্ণতা $1^\circ$ বাড়াতে প্রয়োজনীয় তাপ। জলসম হলো সেই পরিমাণ জল যার উষ্ণতা $1^\circ$ বাড়াতে একই পরিমাণ তাপ লাগে।
২) একক: তাপগ্রাহিতার একক cal/°C বা J/K। জলসমের একক গ্রাম বা কেজি (ভরের একক)।
৩) প্রকৃতি: তাপগ্রাহিতা একটি তাপীয় রাশি, জলসম একটি ভরের রাশি।
27. $100^\circ C$ উষ্ণতার জল অপেক্ষা $100^\circ C$ উষ্ণতার স্টীম বেশি ক্ষতিকারক কেন? (3)
উত্তর দেখো
উভয়ের তাপমাত্রা সমান হলেও, $100^\circ C$ উষ্ণতার প্রতি গ্রাম স্টীমে $100^\circ C$ উষ্ণতার জলের চেয়ে 537 ক্যালোরি বেশি তাপ (লীন তাপ) সঞ্চিত থাকে। তাই স্টীম শরীরে লাগলে এই অতিরিক্ত তাপ বর্জন করে, ফলে জলের চেয়ে অনেক বেশি জ্বালা সৃষ্টি করে এবং ত্বক বেশি পুড়ে যায়।
28. অপদ্রব্য মেশালে গলনাঙ্ক ও স্ফুটনাঙ্কের কী পরিবর্তন হয়? উদাহরণ দাও। (3)
উত্তর দেখো
১) গলনাঙ্ক: অপদ্রব্য মেশালে সাধারণত গলনাঙ্ক কমে যায়। যেমন—বরফের সাথে লবণ মেশালে (হিমমিশ্র) তাপমাত্রা $-23^\circ C$ পর্যন্ত নামতে পারে।
২) স্ফুটনাঙ্ক: অপদ্রব্য মেশালে স্ফুটনাঙ্ক বেড়ে যায়। যেমন—জলে লবণ মেশালে তা $100^\circ C$-এর বেশি উষ্ণতায় ফোটে।
29. $\alpha, \beta, \gamma$-এর মধ্যে সম্পর্কটি প্রতিষ্ঠা করো (কেবল সম্পর্কটি)। (3)
উত্তর দেখো
কোনো কঠিন পদার্থের দৈর্ঘ্য প্রসারণ গুণাঙ্ক $\alpha$, ক্ষেত্র প্রসারণ গুণাঙ্ক $\beta$ এবং আয়তন প্রসারণ গুণাঙ্ক $\gamma$ হলে, তাদের সম্পর্কটি হলো:
$\beta = 2\alpha$ এবং $\gamma = 3\alpha$
$\therefore \frac{\alpha}{1} = \frac{\beta}{2} = \frac{\gamma}{3}$ বা $6\alpha = 3\beta = 2\gamma$।
30. গাণিতিক প্রশ্ন: একটি তামার পাত্রের ভর 500g। পাত্রটির তাপগ্রাহিতা কত? (তামার $s = 0.09 \text{ cal/g}^\circ C$) (3)
উত্তর দেখো
আমরা জানি, তাপগ্রাহিতা = ভর $\times$ আপেক্ষিক তাপ
$= 500 \times 0.09$
$= 45 \text{ cal/}^\circ C$।
শিক্ষার্থীদের সাধারণ জিজ্ঞাসা (FAQ) — তাপ ও তার প্রভাব
শেয়ার